摘要：在動力電池安全上，通過針刺實驗，并不等于絕對安全；未通過針刺實驗，也不意味著不安全
文丨 李陽
編輯丨趙成
針刺實驗，向來被看作諸多電池安全實驗中的“珠穆朗瑪峰”，繼去年3月比亞迪刀片電池成功挑戰(zhàn)針刺實驗后，廣汽埃安成為第二家將針刺實驗當(dāng)作電池安全技術(shù)踏腳石的企業(yè)。
不同的是，比亞迪刀片電池選擇了自身安全性較高的磷酸鐵鋰電池，而廣汽埃安則向化學(xué)活性更高的三元鋰電池發(fā)起了挑戰(zhàn)。
▲ 圖片來源：官方供圖
3月10日，廣汽埃安發(fā)布新一代動力電池安全技術(shù)——彈匣電池系統(tǒng)安全技術(shù)（簡稱“彈匣電池”），搭載該技術(shù)的電池包成功通過針刺熱擴(kuò)散試驗，實現(xiàn)了三元鋰電池整包針刺“不起火”。
廣汽埃安三元電池針刺不起火
繼石墨烯電池、1000公里續(xù)航電池后，廣汽埃安在動力電池領(lǐng)域又投下了一枚重磅炸彈。
據(jù)廣汽埃安介紹，彈匣電池是一種提升動力電池安全的系統(tǒng)性技術(shù)，是從電芯本身安全到被動安全再到主動安全的一整套安全技術(shù)。該系統(tǒng)技術(shù)遵循“防止電芯內(nèi)短路，短路后防止熱失控，以及熱失控后防止熱蔓延”的設(shè)計思路，采用類似安全艙的設(shè)計，有效阻隔熱失控電芯的蔓延，且當(dāng)檢測到電芯異常時，系統(tǒng)會自動為電池降溫。
為驗證彈匣電池的安全性，中國汽車技術(shù)研究中心首席專家、國家電池安全標(biāo)準(zhǔn)起草人之一劉仕強(qiáng)帶領(lǐng)團(tuán)隊，對搭載了彈匣電池系統(tǒng)安全技術(shù)的三元鋰電池整包進(jìn)行了針刺熱擴(kuò)散試驗。
▲圖片來源：官方供圖
試驗結(jié)果顯示，廣汽埃安的三元鋰（彈匣電池）整包在試驗過程中熱事故信號發(fā)出5分鐘后，僅出現(xiàn)短暫冒煙，無起火和爆炸現(xiàn)象。靜置48小時后，電壓降至0V，溫度恢復(fù)至室溫。針刺后只有被刺電芯模塊熱失控，沒有蔓延到其他電芯。打開電池整包，觀察內(nèi)部結(jié)構(gòu)完好。
這是行業(yè)首次通過三元鋰電池整包針刺不起火試驗，也意味著，三元鋰電池在安全性上取得了重大突破。
具體來看，廣汽埃安發(fā)布的彈匣電池主要從電芯、系統(tǒng)、散熱、BMS各個層級，打造三元電池包的高效安全防護(hù)。
在電芯層級，主要通過正極材料的納米級包覆及摻雜技術(shù)的應(yīng)用，提升電芯熱穩(wěn)定性，防止熱失控；同時在電解液中應(yīng)用新型添加劑，可實現(xiàn)SEI膜的自修復(fù)，來改善電芯壽命，并在高溫下自發(fā)聚合形成高阻抗特性聚合物膜，大幅降低熱失控反應(yīng)產(chǎn)熱。改性后的電芯，耐熱溫度可提升30%。
系統(tǒng)層級主要通過網(wǎng)狀納米孔隔熱材料和耐高溫上殼體，形成超強(qiáng)隔熱安全艙，來實現(xiàn)三元鋰電芯熱失控不蔓延至相鄰電芯，其中電池包上殼體可耐溫1400℃以上。
散熱系統(tǒng)上則是通過全貼合液冷系統(tǒng)、高速散熱通道、高精準(zhǔn)的導(dǎo)熱路徑的設(shè)計，使得彈匣電池散熱面積提升40%，散熱效率提升30%。
最后在第五代電池管理系統(tǒng)上，彈匣電池通過采用車規(guī)級最新一代電池管理系統(tǒng)芯片，實現(xiàn)每秒10次的全天候數(shù)據(jù)采集，一旦發(fā)現(xiàn)異常，立即啟動電池速冷系統(tǒng)為電池降溫。
值得一提的是，彈匣電池雖然增加了大量的安全設(shè)計，但并不是在犧牲成本的基礎(chǔ)上做到的。據(jù)廣汽埃安方面介紹，彈匣電池包能量密度相對于同類普通電池包體積能量密度提升了9.4%，重量能量密度提升了5.7%，成本卻下降了10%。按照廣汽埃安的計劃，彈匣電池今年將在廣汽埃安全系列車型上陸續(xù)搭載。
針刺實驗并不是絕對安全的保障
廣汽埃安發(fā)布的新一代動力電池安全技術(shù)，在諸多層面提供了安全保障，甚至通過了電池檢測歷史上難度最高的針刺實驗。
但需要注意的是，通過針刺實驗，并不等于絕對安全；未通過針刺實驗，也不意味著不安全。實際上，針刺實驗在諸多電池檢測中，參考意義大于實際意義，其自身并不是衡量電池安全水平的砝碼。
▲ 圖片來源：官方供圖
去年三月，比亞迪發(fā)布刀片電池時，就將針刺實驗作為自身產(chǎn)品安全性極佳的佐證。這一操作還引發(fā)了國內(nèi)電池巨頭寧德時代和比亞迪之間的口角之爭。
2020年5月11日，寧德時代董事長曾毓群在網(wǎng)絡(luò)業(yè)績說明會上表示，“電池的安全和電池的濫用測試是兩回事，有些人把濫用測試的通過等同于電池的安全”。所謂濫用測試就超出正常使用范圍條件下的測試，一般有熱濫用、針刺濫用、電器濫用等。
“針刺實驗”是否濫用尚無定論，但一個不爭的事實是，在2021年實施的《電動汽車用動力蓄電池安全要求》中，并沒有對針刺實驗作出要求。該《要求》的起草組稱，調(diào)研IEC 62660-2、IEC 62660-3等標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)現(xiàn)均未采用針刺試驗來評價電池安全性。經(jīng)工作組討論，一致認(rèn)為針刺試驗與實際失效模式不相符。因此，取消針刺試驗。
上述安全要求的起草單位包括寧德時代、比亞迪、工信部裝備工業(yè)發(fā)展中心等眾多電池、汽車企業(yè)和政府相關(guān)機(jī)構(gòu)。
在中國汽車技術(shù)研究中心首席專家王芳看來，隨著電池能量密度的不斷提升，安全性不能僅依賴電池單體層級，這是一個系統(tǒng)工程。單體需要安全、全生命周期需要安全、電池管理系統(tǒng)需要安全、電池整個系統(tǒng)都需要安全。
電池協(xié)會的專業(yè)人士告訴財經(jīng)汽車（ID：caijingqiche），提高安全性有很多方法，從電池廠的角度來說，一般可以改進(jìn)正極材料。從主機(jī)廠的角度來說，一般通過BMS（電池管理系統(tǒng)）來監(jiān)測和判斷電池狀態(tài)，根據(jù)狀態(tài)來提供相應(yīng)的防護(hù)措施，比如使用防火膠等。
因此，在強(qiáng)制性國標(biāo)的要求下，電池企業(yè)如能滿足上述要求，就可以把安全做到最大化。很顯然，盡管針刺實驗是電池安全檢測的“珠穆朗瑪峰”，但并不能直接將其作為衡量電池安全的砝碼。
廣汽埃安此次發(fā)布的彈匣電池通過針刺實驗，代表著其電池產(chǎn)品的安全性在某種程度上已經(jīng)具備了非常高的保障，但是否能真正消除鋰電安全隱患，還要看其整車綜合安全性能的表現(xiàn)。
